深水钻井浅水流声学特征模拟实验及模型应用

深水钻井一旦钻遇浅水流极易出现井漏甚至井喷等重大事故。常规地震剖面进行定性预测浅水流的准确性较低,为此提出了一种基于模拟实验的定量预测浅水流压力并对风险等级进行评价的方法。根据声波在水中及饱和岩石介质中的传播速度特征,进行了浅水流声学模拟实验。研究表明:纵波在深水浅水流地层中的传播速度随着地层压力的增大而增大,地层孔隙度越大,声波传播速度越小;通过数据拟合得到纵波速度与浅水流地层压力、孔隙度之间呈幂指数函数关系,根据实验结果建立了声速与浅水流地层压力、孔隙度的双参数模型,用于根据声速预测浅水流地层压力;利用有限元软件进行了浅水流地层的地质建模及放喷模拟,定义浅水流对钻井造成不同风险等级的压力系数范围。在中国南海深水区进行了浅水流声学预测及风险评价方法现场应用,验证了深水浅水流声波识别预测技术的可行性。

基于支撑剂破碎率预测裂缝导流能力的新方法

支撑剂裂缝导流能力是储层水力压裂设计的重要参数。对于同一种支撑剂而言,闭合压力越大其形变和破碎现象就越明显,也影响裂缝导流能力。基于不同闭合压力条件下的破碎率与导流能力实验结果,建立了依据破碎率预测裂缝导流能力的方法;考虑5种影响因素,设计了破碎率与导流能力的正交试验,得到了其主控因素;针对实验结果,利用Matlab软件进行多元回归分析,得到不同粒径支撑剂导流能力预测方程。结果表明:闭合压力对支撑剂的破碎率、导流能力的影响最大,其次为支撑剂粒径、铺砂浓度、温度、闭合时间;新的支撑剂裂缝导流能力预测方法结果与实际测试结果平均误差仅为3.06%,预测结果较好;利用该方法进行导流能力预测可进一步降低实验成本。研究结果可为现场压裂设计支撑剂优选、导流能力预测以及降本增效提供技术参考。

支撑剂嵌入及对裂缝导流能力损害的实验

对于岩石较软的地层,在压裂过程中的支撑剂嵌入会降低压裂充填后的裂缝宽度,同时嵌入区地层碎屑也会损害支撑剂充填层的导流能力,因而有必要对支撑剂的嵌入进行研究,并为压裂施工中的支撑剂优选提供依据。为此,运用API标准导流室和基于API标准导流室自行研制的测试仪器,对地层岩心的支撑剂嵌入情况进行了实验研究,并在支撑剂嵌入的基础上,考虑了地层碎屑对裂缝导流能力损害的影响。在国内首次对支撑剂嵌入后的岩心进行了微观分析,更加直观地反映了嵌入程度和嵌入状态。实验考察了不同铺砂浓度、不同压力下对不同岩心的支撑剂嵌入情况。实验表明:由于支撑剂的嵌入,会使支撑裂缝宽度有较大程度的减小;铺砂浓度越低,地层岩石越软,嵌入越严重。还模拟了支撑剂嵌入后不同碎屑浓度对同一种岩心的导流能力伤害程度,并发现在嵌入后的碎屑达到一定浓度后会直接堵塞孔道。

高速通道压裂支撑裂缝导流能力实验评价

支撑裂缝导流能力是评价压裂施工效果的重要参数,通过室内导流能力实验,研究支撑剂粒径和段塞数、纤维浓度及其加入方式对高速通道压裂支撑裂缝导流能力的影响,并采用正交试验和灰色关联分析法分析各参数对支撑裂缝导流能力的影响程度。结果表明:支撑剂粒径越大,支撑裂缝的导流能力越强;支撑剂段塞数越多,通过增加支撑剂段塞数得到的支撑裂缝导流能力增幅越小;当闭合压力小于41 MPa时,支撑剂段塞数越多,支撑裂缝导流能力随着闭合压力的增大降幅越大;支撑裂缝导流能力随纤维浓度的增加而降低,以纤维包裹支撑剂这种纤维加入方式对支撑裂缝导流能力的影响最大;各参数对支撑裂缝导流能力影响程度由大到小依次为闭合压力、支撑剂段塞数、纤维浓度、纤维加入方式、支撑剂粒径。

预防支撑剂回流的纤维增强技术实验研究

支撑剂回流对压裂井有着不利影响,油气田上提出了多种方法来消除或减少支撑剂的回流,其中以纤维增强支撑剂技术最具发展潜力。通过配伍性实验,从5种纤维材料中筛选出了在压裂液中分散性好、不影响压裂液性能的纤维材料A样。把A样纤维和支撑剂混合后,进行了不同闭合压力、不同压裂液粘度和不同纤维浓度的支撑剂充填层稳定性测量实验,并优选出合适的纤维加量为0.9%-1.2%。实验结果表明,加入纤维后,支撑剂充填层的临界出砂流速提高了10倍以上,明显增强了支撑剂充填层的稳定性,对预防支撑剂回流返吐非常有效;同时纤维对支撑剂导流能力的影响可以忽略不计,即不会降低压裂井的增产效果。

盐间非砂岩地层支撑裂缝长期导流能力实验研究

盐间非砂岩地层是强度较低、塑性变形量大、流变性强的储层,如果支撑剂选择不当,支撑剂嵌入将很严重,支撑裂缝的长期导流能力将损失巨大.运用FCES-100裂缝导流仪,模拟盐间非砂岩地层的温度与闭合应力条件,采用3种支撑剂、2种铺砂浓度,进行了盐间非砂岩地层岩石的支撑裂缝长期导流能力实验.发现:盐间非砂岩地层的支撑剂嵌入问题较严重,有必要使用高铺砂浓度、优质以及大粒径的支撑剂,以获得更高的支撑裂缝长期导流能力.根据实验结果回归出了在70℃、20MPa闭合压力情况下,支撑裂缝导流能力随时间变化的关系式,可以用其来预测盐间非砂岩地层中支撑裂缝导流能力的衰减趋势,对现场压裂有一定指导意义.

苏里格气田细分粒径支撑剂导流能力评价及试验

苏里格气田主力气层必须要进行压裂才能获得有效的井口产能,而获得较高的压裂裂缝导流能力则是其关键所在,然而国内外现用的支撑剂导流能力评价标准中支撑剂的粒径划分范围较大,只有针对不同类型气层采用合理粒径支撑剂进行压裂改造,才能有助于提高改造效果,进一步提高单井产量。为此,以苏里格气田现用的多家陶粒支撑剂性能评价为基础,通过新的支撑剂粒径划分和筛选,对符合苏里格气田压裂用支撑剂进行室内实验,开展了不同组合方式下的裂缝导流能力评价,优化适合该区域不同储层条件的支撑剂及粒径,并开展现场试验,取得了较好效果,为提高储层改造针对性、改善压裂改造效果提供了新的方法。

基于层次分析方法对姬塬地区流动单元的研究

同一类流动单元,岩石物理性质、储集渗流能力类似,在开发动态上具有一致的渗流规律和水淹特征。为了进行姬塬地区特低渗砂岩储层流动单元研究,采用层次分析的思路,在精细小层对比、沉积微相研究、隔夹层与渗流屏障识别及连通体划分的基础上,运用多参数聚类分析方法,对研究区延长组长4+522单砂层流动单元进行了划分。通过微观水驱油实验,刻画了不同类别流动单元孔隙结构、流体渗流及水驱油效率的差异性,从动态的角度验证了划分结果的合理性。研究认为:A类和B类流动单元具有砂体厚度大、储集系数、流动系数及流动带指数都较高的特点,砂岩物性好、连通性好、排驱压力低,水驱效率分别为65.7%和54.9%,是姬塬油田有利高产稳产区;C类流动单元水驱效果差,为剩余油富集区,是油田后期挖潜的重点区域。

基于地层水浸泡条件下的支撑剂评价实验

压裂支撑剂是水力压裂施工必不可少的工程材料,压裂效果的好坏在一定程度上取决于支撑剂的优选结果,影响支撑剂导流能力的因素很多。在油气生产过程中,支撑剂长期处于地层水的浸泡过程中,因此有必要开展地层水浸泡下支撑剂性能综合评价。文章首次提出并在室内进行了支撑剂被地层水浸泡72h后的破碎率和导流能力实验,并与破碎率和导流能力的常规实验结果进行了对比分析。实验认为地层水浸泡后支撑剂的破碎率较未浸泡的支撑剂破碎率增加幅度达到70%～100%,支撑剂粒径越小、抗压强度越高,地层水浸泡后的破碎率增幅越小;地层水的浸泡可以导致支撑剂的导流能力降低10%～40%左右。该实验为支撑剂的评价提供了新的方法和思路,实验结果对通过优选支撑剂来提高压裂增产效果具有一定的指导意义。

支撑裂缝导流能力新型实验研究

借鉴API标准导流实验原理及流程,设计了一套裂缝导流能力测试系统。导流室采用圆柱形腔室,可以最大限度的利用钻井岩心,提高了导流能力测试实验的经济性和实用性。在相同实验条件下,分别采用圆柱形导流室和API标准导流室进行了对比研究,两者所得裂缝导流能力变化趋势基本相同。用本测试系统研究了闭合压力、铺砂浓度、支撑剂嵌入等因素对导流能力的影响规律。结果表明,支撑裂缝导流能力随闭合压力的增大而减小,随铺砂浓度的增大而增大,且存在一个最佳值,随支撑剂嵌入程度增大而减小。

地层测试仪中段塞流的形成原理及应用

描述地层测试仪中形成段塞流的基本原理和计算油(气)、水分率的方法。适当调整和改进现有增强型地层测试仪(EFDT)工具串,应用于实际地层测试中。分析稠油、凝析气和气体的增强型地层测试仪的现场测试案例。所有的现场地层测试实例说明,在泵抽流体突破泥饼之后,调整后的增强型地层测试仪可获得明显的水—油(气)段塞流,可实时计算出油(气)、水分率,得到某一时间段(例如灌样品瓶时)的油(气)、水占比率。该技术属于中国首创,在没有井下光谱组分仪存在的情况下,通过密度和电导率传感器模块在早期泵抽阶段可知道是否有油气存在,进一步通过密度传感器在早期泵抽阶段判别流体类型,实时计算油(气)、水分率。该创新技术可为井下流体取样提供可靠参数,节约钻井平台时间,降低取样成本和风险。

中原油田文72块注水井结垢趋势预测及实验研究

介绍了常用的硫酸盐、碳酸盐结垢预测方法,包括静态测定法、简易化学计算法及计算机预测法。使用预测软件OFISTP3.0预测,中原油田文72块3口注水井地面注水系统、井筒、近井地带结垢量依次增大,与现场情况基本一致。用静态法在45℃和95℃测定文72块注入水中Ca2+浓度随时间的变化,表明CaCO3垢生成量随温度升高而增多。在储层岩心中依次注入现场注入水、不含结垢离子的模拟水,分别加入5、2、0.5、0.2 mg/L防垢剂SA1320C的注入水,得到的渗透率保留率与注入水量关系曲线反映了CaCO3垢在岩心中的沉积和注入防垢剂的防垢效果,该防垢剂在加量0.5 mg/L时即具有良好的防垢作用。

杭锦旗区块控水支撑剂优选及应用

控水支撑剂具有良好的气水渗透选择性,是含水气藏压裂的有效手段之一。现有控水支撑剂实验评价方法多以静态测试为主,不能反映生产过程中的透气阻水效果,如何对控水支撑剂进行优选评价,对含水气藏压裂显得极为重要。结合杭锦旗区块含水气藏气水两相渗流特征,通过控水支撑剂气水相对渗透率测试、支撑剂导流能力测试以及数值模拟压后气水产能的综合优选评价方法对控水支撑剂进行优选评价;并将优选出的控水支撑剂应用于杭锦旗区块气水同层气藏中的2口井中。结果表明:①在低闭合压力下(低于50 MPa),20/40目控水支撑剂A的导流能力最优;②控水支撑剂与常规陶粒相比,气相相对渗透率提高17%,水相相对渗透率降低9%;③控水支撑剂A较常规陶粒支撑剂B累产气量增加14.6%,累产水量增加7.5%,累产气水比增加6%;④现场试验井与邻井相比,气水比为邻井的4.6倍。结论认为:建立的控水支撑剂综合优选评价方法可有效评价优选控水支撑剂,同时优选出的控水支撑剂应用效果好。

页岩储层支撑裂缝导流能力实验研究

为深入了解页岩储层支撑裂缝导流能力的大小及裂缝有效性,开展了支撑剂粒径、类型、铺置方式对导流能力影响的实验研究,并进行了循环应力加载模拟开、关井过程引起的地层应力波动对页岩储层导流能力影响的实验研究。结果表明:低闭合压力下,粒径越大,导流能力越高,随着闭合压力的增大,大粒径支撑剂导流能力下降迅速;支撑剂均匀铺置与完全混合铺置相比,前者导流能力较好;开、关井过程引起的地层应力波动对页岩导流能力的影响较大。以上因素的研究对压裂方案设计优化和现场施工具有一定的理论指导意义。

软硬煤岩导流能力影响因素及正交试验

煤岩导流能力分析对煤层气经济有效开发十分重要。针对软硬程度不同的2种煤岩,运用导流仪研究不同因素对导流能力的影响,利用正交试验分析各参数对导流能力的影响程度并优化实验组合。结果表明:各参数对导流能力的影响程度排序为闭合压力、铺砂浓度、测试介质、支撑剂类型;不同支撑剂类型中,陶粒和树脂砂相对于兰州砂适用性更好;硬煤相比软煤导流效果更好;兰州砂以16/20目和20/40目体积比为1的铺砂方式具有更高导流能力;低闭合压力下,支撑剂嵌入是影响导流能力的主要因素,而高闭合压力下,支撑剂破碎是影响导流能力的主要因素;高铺砂浓度下,导流效果更好。研究成果为煤岩现场施工和优化压裂设计提供了理论依据,对煤层气安全开发也具有重要意义。

“水压裂”技术在超低渗透油藏的适用性探靛

在对国内外“水压裂”技术调研的基础上，结合长庆超低渗透储层特点，提出了“水压裂”＋超低密度支撑剂的压裂改造技术思路，并进行了适应性分析，初步开展了室内评价实验。分析结果表明，“水压裂”＋超低密度支撑剂技术．可以降低压裂液对储层和裂缝导流能力的伤害，降低施工成本，提高增产效果，是超低渗透油藏增产改造的发展方向．

延川南区块煤层气整体压裂技术研究与应用

延川南区块煤层气主力产层2#煤层为低孔低渗透储层;为提高压裂开发效果,进行了整体压裂技术研究。通过敏感性分析,该区块具有较强的压敏特性;岩石力学试验表明,区块煤层易发生支撑剂嵌入,且储层为低孔、低渗透储层,压裂设计应以造长缝及提高裂缝导流能力为主,具体措施包括通过压裂药剂优选及整体性能测试,优选出适合延川南区块煤层气的活性水体系,该体系可减少压裂液对煤层及支撑裂缝的伤害;通合压裂技术提高支撑裂缝导流能力。通过现场实施表明,延川南区块整体压裂各项技术措施性强,压后增产效果显著,推动了延川南区块压裂开发的有效实施。

西峡沟稠油油藏压裂改造技术研究与应用

西峡沟区块低温低压浅层稠油油藏因存在压裂液快速破胶困难、地质疏松支撑剂嵌入比较严重、压后压裂液返排动力不足等因素,使得压裂增产面临诸多难题。针对上述难题进行了技术攻关,形成了弱交联水基压裂液低温快速破胶返排技术、低前置液高砂比加砂压裂工艺技术。该技术应用于西峡沟区块稠油油藏,增产效果显著,为该区块浅层稠油的开采提供了经济有效的技术手段。

高含水气液两相流中水合物成核—生成—堵塞规律研究

在海域水合物开采和深水油气钻井过程中,排水管线和井筒中易出现高含水气液两相流。在低温高压的环境中水合物在管线中生成后会出现聚集、沉积等情况,严重时会形成堵塞,威胁生产安全。基于自主搭建的高压流动环路进行试验,探究高含水条件下水合物成核、快速生成和堵塞阶段的特征,在不同初始流速和降温速率条件下分析宏观诱导时间、水合物生成量和堵塞时间的变化规律,建立了流动系统完全堵塞时水合物浓度的预测模型。结果表明,当初始流速在0.46~1.12 m/s范围内,宏观诱导时间和水合物堵塞浓度均随初始流速的升高先增大后减小,而随降温速率的增大而减小;水合物堵塞时间与初始流速呈正相关,而与降温速率呈负相关;在水合物成核和生成阶段,由传质主导转换为传热主导的特征流速为0.86±0.14 m/s;建立的水合物浓度预测模型的误差小于±15%。